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换热站并联水泵分布式优化控制

控制理论与应用 2024年第2期41卷 342-354页

作者：赵安军席江涛荆竞赵啸西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学信息与控制工程学院陕西西安710055 中国建筑西北设计研究院有限公司陕西西安710018

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,... 详细信息

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,设计了改进的分布式果蝇优化算法,在该算法中每台水泵的控制器仅通过与邻居控制器交互信息即可完成并联水泵的优化;并且,在嗅觉搜索阶段,使用正弦余弦策略替代赋予个体距离与方向的随机策略;最后,以两个实际换热站中不同并联水泵系统为例对算法进行仿真验证,并基于仿真结果进行性能分析.结果表明,相较于传统算法,改进的分布式果蝇优化算法能得到更优的控制策略,有着收敛速度快、稳定性好和鲁棒性强的特点;并且该算法适用于不同系统的并联水泵优化问题,具有可扩展性.在实际工程验证中相较于集中式算法,该算法在总功率和计算时间上分别平均降低了5.47%和29.90%,因此,能够满足实际换热站中对并联水泵热负荷优化分配的需求.

关键词：换热站并联水泵分布式控制系统果蝇优化算法负荷优化分配

振荡浮子式波能装置的功率计算分析及参数设计

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哈尔滨工程大学学报 2024年第2期45卷 406-414页

作者：王德莉李霁杨雯任志聪张晓燕史加荣姚继涛西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 北京高德云图科技有限公司北京100020 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律... 详细信息

波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律及质心系、转动惯量等建立二自由度、四自由度波浪能转换装置耦合运动模型,基于时间离散化的差分原理求解,同时采用模拟退火算法降低时间复杂度,提出了改良的粒子群算法,得到较为准确的结果,为实际工程中波浪能的高效采集提供思路和途径。

关键词：波能转换装置纵摇垂荡耦合模式振动力学原理最大平均输出功率参数设计算法优化

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黄河中上游区土地使用结构与布局复合优化

农业工程学报 2024年第9期40卷 252-262,F0003页

作者：童海燕董晓刘加平高伟铭长安大学建筑学院西安710061 西安长安大学工程设计研究院有限公司西安710064 西安建筑科技大学建筑学院西安710000

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-ob... 详细信息

黄河中上游地区生态环境脆弱,空间发展问题突出,探索该区域土地使用结构和布局优化配置是实现黄河流域生态保护和高质量发展的有效途径。该研究以黄河中上游地区为研究对象,基于该区域土地使用、社会经济等数据,运用多目标规划(multi-objective programming,MOP)和PLUS模型模拟了惯性发展、生态保护、经济优先和生态-经济均衡4种情景下研究区未来土地格局和变化趋势,并在平衡生态与经济的目标下提出最优土地使用结构和布局方案。结果表明:1)4种情景下,土地使用比例结构存在较大差异;2)均衡情景下的区域土地使用结构和空间布局方案为最优,其综合效益值最高且达到19481.00亿元,与生态保护情景相比其经济效益(12223.88亿元)增长了4.07%,与经济优先情景相比其生态价值(7257.12亿元)增长了2.32%;经济优先情景下综合效益值为20273.96亿元,是4种情景下最高的。研究可为黄河中上游区域未来土地使用规划编制和土地可持续利用规划提供依据。

关键词：土地使用优化空间布局 MOP模型 PLUS模型黄河中上游地区

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基于金属磁记忆的弯曲工字钢梁的力-磁效应

材料导报 2024年第4期38卷 179-186页

作者：苏三庆邓瑞泽王威易术春左付亮刘馨为李俊廷西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 陕西省建筑科学研究院有限公司西安710082

目前,基于金属磁记忆检测技术的受力状态表征及损伤评估应用广泛,但在受弯构件的检测中,弯曲长度及荷载作用位置对检测结果的影响尚不明确。为研究受弯构件的力-磁效应,本工作基于四点弯曲工字钢梁的磁记忆检测,采用考虑初始平面外弯曲... 详细信息

目前,基于金属磁记忆检测技术的受力状态表征及损伤评估应用广泛,但在受弯构件的检测中,弯曲长度及荷载作用位置对检测结果的影响尚不明确。为研究受弯构件的力-磁效应,本工作基于四点弯曲工字钢梁的磁记忆检测,采用考虑初始平面外弯曲和应力与磁化作用角度的力-磁耦合方法,通过COMSOL多物理场仿真软件进行了数值模拟研究,并结合有效场理论分析了钢梁弯曲长度对磁信号的影响,提出了表征损伤及荷载作用位置的磁特征参数。结果表明:检测线磁信号峰-峰值S在钢梁接近屈服状态时显著增大,并在钢梁处于承载能力极限状态时达到最大值;腹板检测线磁信号峰-峰值S_(w)在钢梁屈服和达到最大承载能力时分别随有效段长度的增加呈线性减小和以二次函数的规律减小,而下翼缘检测线磁信号峰-峰值S_(f)在钢梁屈服和达到最大承载能力时均随有效段长度的增加以二次函数的规律减小;根据磁特征参数S_(w)和S_(f)定义了磁损伤指数D和荷载作用系数S_(r),当钢梁所受外加荷载超过其最大承载能力的80%时,可根据D>0.5的特征对钢梁不安全的受力状态进行预警;荷载作用系数S_(r)与钢梁的剪跨比λ近似线性相关,可以表征荷载的作用位置。

关键词：工字钢梁金属磁记忆有限元分析损伤表征力-磁耦合

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基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 292-301页

作者：王冠杰赵俊学曹赓郑江华李彬马永峰崔雅茹宗红星西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 金川集团股份有限公司镍钴设计研究院金昌737100

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25... 详细信息

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。

关键词：镍渣半球点温度正交试验渣型

传统民居绿色营造经验的提炼识别与转译方法研究

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西安建筑科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期56卷 338-347页

作者：严少飞王豫君李小龙刘丫丫闫启航西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710055 西安建筑科技大学设计研究总院有限公司陕西西安710055 西安建筑科技大学中国城乡建设与文化传承研究院陕西西安710055

传统民居建筑中葆有大量契合现代绿色建筑设计需求的营造技艺.但随着城镇化进程的快速推进,传统技艺与匠人传承体系逐步衰落甚至消失,营造智慧濒临失传.同时,由于传统民居并非是基于“绿色”前提来进行营造的,其建筑单体本身是非预设绿... 详细信息

传统民居建筑中葆有大量契合现代绿色建筑设计需求的营造技艺.但随着城镇化进程的快速推进,传统技艺与匠人传承体系逐步衰落甚至消失,营造智慧濒临失传.同时,由于传统民居并非是基于“绿色”前提来进行营造的,其建筑单体本身是非预设绿色标准的,因此隐藏在传统民居建筑中的绿色营造技艺具有散点、碎片式的分布特征,具有难发现、难梳理、难转译、难应用的特点.为解决此问题,课题提出一种“基于非预设标准单体的微技术集群”研究方法,整合分析多源信息,挖掘提炼数百项地域特色民居绿色营造经验并进行科学化转译,基于健康舒适、安全耐久、资源节约等绿色性能视角,从多点聚合到集群分类,基于不同的技术层次与技术环节,形成相应的“微技术链群”,实现传统民居绿色营建智慧的创造性转化与创新性发展.

关键词：传统民居建筑绿色营造经验微技术集群科学转译

中深层地热耦合水源热泵冬季梯级供热系统性能优化

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建筑科学 2024年第2期40卷 56-62页

作者：吴鑫王乐王娟芳张睿超王登甲中国建筑西北设计研究院有限公司西安710018 西安建筑科技大学西安710055

陕西关中地区地热能丰富,利用中深层地热结合水源热泵形成的能量梯级利用系统,是中深层地热高效利用的重要方式。本文以杨凌农业示范园能源站中深层地热水+水源热泵的热量梯级利用系统为例,介绍了系统工作原理并建立了系统仿真模型,以... 详细信息

陕西关中地区地热能丰富,利用中深层地热结合水源热泵形成的能量梯级利用系统,是中深层地热高效利用的重要方式。本文以杨凌农业示范园能源站中深层地热水+水源热泵的热量梯级利用系统为例,介绍了系统工作原理并建立了系统仿真模型,以中深层地热取热效率分析了该热量梯级利用系统性能并与直接利用板式换热器的取热系统进行了对比,并对系统经济性进行了评估。研究结果表明,与直接利用板式换热器的取热系统相比,该热量梯级利用系统取热功率提高了2.5~3倍,取热效率提高了40%~50%;在满足供热量的条件下,较低的供回水温度更有利于系统的高效经济运行;此外,增大热泵容量还可以进一步提高取热效率,但随着热泵容量的增加其性能系数(Coefficient of performance, COP)降低明显,单位热成本(Levelized cost of heat, LCOH)降低速率减缓,本文中热泵容量大于120 kW时,继续增大热泵容量对系统经济性的改善效果不再显著。

关键词：中深层地热水源热泵梯级利用取热效率经济性

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单边螺栓发展现状与展望

工程力学 2024年

作者：郝际平曲凯薛强孙晓岭徐坤方春生西安建筑科技大学土木工程学院西安建筑科技大学设计研究总院有限公司中建科工集团有限公司中建钢构股份有限公司

为了使闭口截面柱和梁之间的连接更加高效，诸多类型可实现单侧安装和单侧紧固的单边螺栓得以开发和应用，这些单边螺栓在组成、安装方式、紧固机制以及受力机理等方面各有特点。本文共对22种单边螺栓进行了调研，根据紧固机制将单边螺... 详细信息

为了使闭口截面柱和梁之间的连接更加高效，诸多类型可实现单侧安装和单侧紧固的单边螺栓得以开发和应用，这些单边螺栓在组成、安装方式、紧固机制以及受力机理等方面各有特点。本文共对22种单边螺栓进行了调研，根据紧固机制将单边螺栓分为2个大类和5个小类。对每种单边螺栓的组成、安装方式和紧固机理进行了详细的叙述，同时对部分重要单边螺栓的发展脉络和受力性能研究进行了梳理；对单边螺栓和高强度螺栓受力性能的量化对比表明目前仅有少部分单边螺栓的受力性能可以达到高强度螺栓的水平。在此基础上，对单边螺栓的发展和研究方向提出了展望，以期为单边螺栓在建筑结构领域的工程实践提供参考。

关键词：装配式钢结构单边螺栓闭口截面紧固机制力学性能环槽铆钉

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不锈钢槽式预埋组件受剪性能研究

建筑钢结构进展 2024年第4期26卷 88-100页

作者：郑勇张浩袁森蔡远征苏明周孙艳文西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 中国建筑标准设计研究院有限公司北京100048

为研究不锈钢槽式预埋组件在剪力作用下的破坏模式和承载性能,完成了3组9个带混凝土基材的不锈钢槽式预埋组件试件的受剪试验。试验结果表明,平行受剪工况下破坏模式为齿牙剪切破坏,垂直受剪工况下破坏模式为混凝土边缘破坏及槽道卷边... 详细信息

为研究不锈钢槽式预埋组件在剪力作用下的破坏模式和承载性能,完成了3组9个带混凝土基材的不锈钢槽式预埋组件试件的受剪试验。试验结果表明,平行受剪工况下破坏模式为齿牙剪切破坏,垂直受剪工况下破坏模式为混凝土边缘破坏及槽道卷边受弯破坏。在试验的基础上,通过ABAQUS软件建立了有限元分析模型,并验证了模型的准确性。通过数值分析研究了齿牙尺寸、混凝土强度、边缘距离、锚件中心线间距及预埋槽道有效埋深等参数对极限承载力的影响。结果表明,平行受剪工况下,平齿型槽道的齿牙数量、宽度及厚度的增加均可提高极限承载力,齿牙高度对极限承载力影响较小;垂直受剪工况下,平齿型和燕尾型槽道的混凝土强度及边缘距离的增加均可提高极限承载力,而锚件中心线间距的增加则使极限承载力降低,预埋槽道有效深度对极限承载力影响较小。给出了不同破坏模式下的受剪承载力计算公式,通过试验结果与有限元模拟结果的对比,验证了承载力计算公式的有效性。

关键词：不锈钢槽式预埋组件平行受剪垂直受剪破坏模式承载力